Striatus: il primo ponte ad arco stampato in cemento 3D

Un nuovo linguaggio per il calcestruzzo, un ponte dal design innovativo che combina la tradizione alle tecnologie progettuali e costruttive più avanzate. 

Un progetto del Block Research Group (BRG) dell'ETH di Zurigo e di Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHACODE), in collaborazione con incremental3D, e reso possibile da Holcim.

Il ponte è stato inaugurato il 19 luglio 2021 all'interno della mostra "Time Space Existence" allestita durante la Biennale di Architettura di Venezia.


 

La geometria è la forza di questo ponte

Striatus è una ponte in muratura ad arco composta da blocchi di cemento stampati in 3D assemblati senza malta o rinforzo.

"Il nome 'Striatus' riflette la logica strutturale e il processo di fabbricazione del ponte." ha dichiarato Philippe Block, co-direttore del Block Research Group all'ETH di Zurigo. "Nelle strutture ad arco e a volta, il materiale è posizionato in modo tale che le forze in gioco possano lavorare insieme sugli appoggi solo a compressione. Gli sforzi si creano attraverso la geometria, utilizzando solo una frazione dei materiali utilizzati nelle tradizionali travi in calcestruzzo. Questo, inoltre, apre un un'ampia gamma di opportunità per costruire con minori resistenze in un modo più ecologico”.

La struttura in calcestruzzo non armato del ponte raggiunge la forza attraverso la sua geometria. Il calcestruzzo può essere considerato una pietra artificiale che offre le migliori prestazioni in compressione. Nelle strutture ad arco e a volta, il materiale può essere posizionato con precisione in modo che le forze possano viaggiare ai supporti in pura compressione.

 

Striatus, il primo ponte ad arco stampato in calcestruzzo 3d

Striatus Bridge design Zaha Hadid Architects - Photo © naaro.

 

La geometria biforcuta dell'impalcato di Striatus risponde alle condizioni del sito. La forma funicolare dei suoi archi strutturali è stata definita da tecniche di analisi limite e metodi di equilibrio, come l'analisi della rete di spinta, originariamente sviluppata per la valutazione strutturale delle volte storiche in muratura; il suo profilo a mezzaluna racchiude le linee di spinta che tracciano le forze di compressione attraverso la struttura per tutti i casi di carico.

 

Striatus, il primo ponte ad arco stampato in 3d

 

I tiranti in acciaio assorbono la spinta orizzontale degli archi. I cuscinetti in neoprene posizionati tra i blocchi assemblati a secco evitano le concentrazioni di stress e controllano le proprietà di attrito delle interfacce, riprendendo l'uso di lastre di piombo o malta morbida nella costruzione storica in muratura.

In pianta, i confini della struttura formano archi profondi che trasferiscono i carichi orizzontali (ad esempio, dai visitatori appoggiati alle balaustre) ai supporti in pura compressione. La modellazione avanzata degli elementi discreti (DEM) è stata utilizzata per perfezionare e ottimizzare la stereotomia dei blocchi e per verificare la stabilità dell'intero assieme in casi di carico estremo o cedimenti differenziali dei supporti.

 

Ponte Striatus, il cantiere

Striatus construction - Photo © Alessandro dell'Endice.

 

I 53 conci 3DCP del ponte sono stati prodotti utilizzando strati di stampa non paralleli ortogonali al flusso di forze dominante. Questo evita la delaminazione tra gli strati di stampa poiché i conci sono tenuti insieme in sola compressione. Il processo di produzione additiva assicura che la profondità strutturale dei componenti possa essere raggiunta senza produrre blocchi con una sezione solida, riducendo così la quantità di materiale necessaria rispetto ai metodi di fabbricazione sottrattiva o alla fusione.

 

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Striatus construction - Photo © Alessandro dell'Endice.

 

Striatus segue la logica strutturale della muratura su due livelli. Nel complesso, il ponte si comporta come una serie di archi a cono inclinati non armati, con discretizzazioni ortogonali al flusso dominante delle forze di compressione, seguendo gli stessi principi strutturali dei ponti romani ad arco in pietra. Localmente, al livello del cono, gli strati 3DCP si comportano come una tradizionale muratura in mattoni evidente nelle file inclinate di mattoni all'interno di volte nubiane o messicane.

Poiché la costruzione non necessita di malta, i blocchi possono essere smontati e il ponte rimontato in luoghi diversi. Se la costruzione non è più necessaria, i materiali possono essere semplicemente separati e riciclati.

 

Blocchi in calcestruzzo stampato 3d che compongono Striatus

Striatus, i blocchi in calcestruzzo stampato 3d - Photo © in3d.

 

Grazie all'uso di tecnologie avanzate, dalla progettazione e ingegneria computazionale alla produzione robotica, Striatus fa rivivere le tecniche tradizionali dei maestri costruttori.

Striatus poggia le sue radici sulle spalle dei giganti: fa rivivere tecniche ancestrali del passato, trasportando la logica strutturale del 1600 nel futuro attraverso le tecniche di computazione digitale, ingegneria e robotica nelle tecnologie di produzione" ha dichiarato Shajay Bhooshan, Head of CODE, gruppo di ricerca Computation and Design di Zaha Hadid Architects. "La sua qualità tattile, estetica e la forza riflettono la visione dell nostro partner principale Patrik Schumacher secondo cui la bellezza è una promessa di prestazioni".

 

Nuove fontiere nell'uso del calcestruzzo

Design e metodo di fabbricazione innovativo e sostenibile. Striatus è un ponte "ecologicamente responsabile" progettato per posizionare il materiale solo dove necessario, riducendo notevolmente il suo impatto ambientale.

Costruito senza rinforzo e utilizzando l'assemblaggio a secco senza leganti, può essere riutilizzato ripetutamente.

Infinite possibilità del calcestruzzo stampato in 3D secondo Holcim

“Striatus dimostra le infinite possibilità del calcestruzzo stampato in 3D per realizzare strutture sempre più sostenibili, veloci ed efficaci, senza nessun tipo di compromesso sugli aspetti estetici e funzionali." ha affermato Jan Jenisch, CEO di Holcim. "Il suo design digitale e circolare fa il miglior uso possibile del calcestruzzo, attraverso un quantitativo minimo di materiale e la realizzazione di blocchi che possono essere ripetutamente riassemblati e riutilizzati all’infinito”.

Lucio Greco, Country Manager di Holcim Italia dichiara “Siamo orgogliosi di far parte di un gruppo così all’avanguardia nell’ambito dell’edilizia sostenibile orientata al progresso e in grado di fornire soluzioni ecologiche ed innovative per costruire un presente ed un futuro che migliorino la qualità della vita di tutti. E allo stesso modo siamo orgogliosi di veder realizzato Striatus nella favolosa cornice italiana della Biennale di Venezia".

Striatus è una struttura complessa resa possibile da un inchiostro specifico, progettato su misura e appartenente alla gamma TectorPrint di Holcim, sviluppata dal suo team di ricerca dedicato alla stampa in 3D del calcestruzzo. Stabilisce un punto basilare per costruire il futuro utilizzando tecnologie avanzate che vanno dalla progettazione computazionale alla stampa di calcestruzzo in 3D. La prossima generazione di inchiostri potrà includere le soluzioni ecologiche per il settore delle costruzioni di Holcim, dal suo calcestruzzo verde ECOPact al suo cemento ecologico ECOPlanet, fino agli scarti da costruzione e demolizione.

 

 


Striatus è attualmente visitabile all'interno della mostra “Time Space Existence”,
ospitata dal Centro Culturale Europeo (ECC) presso i Giardini della Marinaressa, durante la Biennale di Architettura di Venezia.